《数控机床数字化设计平台集成技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床数字化设计平台集成技术（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号：T P 3 9 l 题 单位代码： 学号： 密级： 北京工业大学硕士学位论文 】82 O 层 l 层 2 层 3 层 图3 6 结构树的层次遍历 F i g 3 6L e V e lT I e eT I - a V e r s a l 按照树的层次遍历方法，运用P r 0 M d l D a t a G e t 函数就可以得到装配体完整的 层次结构，其算法如下： 、 用P r o M d l D a t a G e t 函数读取根部件的最高层级的子节点，此为第一层子节 点，依次记录这些子节点。 选定第一层子节点的第一个子节点。 判断其是否为装配体。若是则用P r o M d l D a
2、 t a G e t 函数读取该子节点最高层 级的子节点，记录之；若否则选定该层子节点的下一个子节点。 重复3 中的操作，读取完第一层子节点的所有最高层级的子节点，是为第 二层子结点。 依次选定第二层子节点的子节点，重复3 中的操作。如此往复，得到所有 层的子节点，形成完整的结构树。 3 3 5 2 结构与属性信息转为X 札格式上面已经谈到了从C A D 模型中读取 北京T 业夫学T 学硕 ：学位论文 产品结构的方法，最终我们得到的是存储有关联文件路径的数组。要达到数据交 换与共享的目的，仍需要将数组做进一步的转换，在这里选择的是将其转换为 X M L 文档。由于X M L 本身的树状结构，十
3、分适合表达装配体的这种层次结构， 且其具有局部节点更新能力，支持查询功能，另外目前所广泛使用的关系数据库 都支持) ( 】L 技术，X M L 文档数据写入不同类别的数据库都很方便，因此对于 异构数据库均可采用X 】L 作为数据交换的中间载体，实现数据的共享。 通过X m l D o c u m e n t 类提供的一系列的公共属性和公共方法，来读取X M L 文档中的结点或是操作这些结点( 包括删除、添加结点等) ，通过这些方法可以将 从C A D 中读取到的结构信息写入到) a 订L 文档中来。 用层次遍历的方法，在每访问一层后将访问到的结点添加到X M L 文档中。 第3 章三维C A
4、D 与数7 化 坟计甲台集成 对于文件的传输我们可以采用F T P ( F i l e T r a I l s f e r P r o t o e o l ，文件传输协议) 方式。 对于二维和三维模型文件采用二进制传输模式，这样传输速度比较快；工作 模式选择P o r t 模式，安全性好，因为大量的数据放在服务器上，故服务器端的 安全非常重要。 3 3 7C A D 从数字化设计平台中获取信息 本文采用接口交换模式实现三维C A D 与数字化设计平台双向集成。现在讨 论从数字化设计平台读取相关的产品B O M 结构信息和关联文档来更新C A D 中 的模型信息，实现数据从数字化设计平台向C A
5、 D 方向的传递。 C A D 从数字化设计平台中读取的数据主要有以下三个方面：( 1 ) 读取辅助设 计文档指导设计；( 2 ) 读取结构树指导装配；( 3 ) 读取通用零部件进行快速装配。 将数字化设计平台系统中的产品结构树按装配层次关系传入C A D 系统中进 行装配，是指根据用户需求，在数字化设计平台中选用已有零部件或已有零部件 的变型，形成一棵新的产品结构树，或修改了一棵已有的产品结构树。根据该产 品结构树，可以在C A D 系统装配出一种新的产品。装配可分为两种：( 1 ) 对于可 以预定义装配关系的C A D 系统，并且装配关系可以预先确定的情况下，则根据 构型树的装配层次关系及
6、装配参数，利用C A D 系统的A P I 函数编制程序，操纵 C A D 的数据结构，自动实现装配过程。装配过程可以后台执行，最后向用户显 示装配结果，也可以前台执行，给用户直观地显示装配过程：( 2 ) 对于不能进行 装配关系预定义的C A D 系统，或者在产品配置过程中无法确定准确装配关系， 需要进入C A D 系统中进行试装配的情况下，则必须把与产品结构树对应的C A D 模型文档及装配参数，按照装配层次关系，以对话框或其他可视化形式传入C A D 系统界面中，由用户按照该层次关系自行装配。 在数字化设计平台系统传递产品装配层次给三维C A D 系统并完成新的产品 装配的过程中，必须注
7、意以下三种情况： ( 1 ) 在同一装配节点下，有多个相同零部件的情况，如图3 - 7 所示。对这种情 况，将数字化设计平台系统产品结构树中对象属性“数量 大于1 个的，在相应 的C A D 系统上增加该零部件，直至个数与数字化设计平台属性中显示的一致。 平台中节点构型C A D 中节点构型 图3 7 情况1 F i g 3 7 C a o n e 2 5 - 北京T 业大学T 学硕l j 学位论丈 ( 2 ) 在同一装配层次上，不同装配节点下，使用相同零部件的情况，如图3 - 8 所示。在这种情况下，对于不同装配节点下的相同零件，不能在数字化设计平台 产品结构树上进行合并分别表示的，同样在三
8、维C A D 系统中还原为原样。 平台中节点构型 C A D 中节点构型 图3 8 情况2 F i g 3 - 8C 舔eT w o ( 3 ) 在同一装配节点下，或同一装配层次不同装配节点下，使用同一零部件 的不同实例的情况，如图3 9 所示。图中C 1 1 与C 1 是同一类属模型的不同实例， 在这种情况下，在数字化设计平台系统的产品结构树上两个不同的对象在三维 C A D 系统还原为原样。 平台中节点构型C A D 中节点构型 图3 9 情况3 F i g 3 - 9C 雒e1 1 l 陀e 考虑到如果数字化设计平台的产品结构树只提供了概念上的产品结构，且项 目中的产品配置不能预先确定装
9、配关系，将无法实现自动模型更新。此时可提供 的方法是从数字化设计平台的产品结构树中提取产品装配层次关系，按照装配层 次显示在一个窗口中，同时启动三维C A D 系统，并打开相应的顶层装配模型。 这样设计人员可以参考装配层次关系窗口，对照C A D 中的装配关系，进行交互 修改，使C A D 模型的装配结构与数字化设计平台中的产品结构树一致。 3 4 本章小结 本章阐述了C A D 与数字化设计平台集成的需求分析，给出了三维C A D 与 数字化设计平台之间的双向集成架构，阐述了实现C A D 、数字化设计平台之间 第3 章三维C A D 与数7 化设计甲台集成 数据交换的方法。分析了数字化设计
10、平台、C A D 之间要交换的主要数据，并详 细介绍了从C A D 中读取零部件和装配体结构树并在数字化设计平台中自动生成 的方法。 北京T 业大学T 学硕I j 学位论文 第4 章C A E 与数字化设计平台集成 在数字化设计平台环境下，数字化设计平台C A E 集成中关键的问题是将 C A E 数据以某种形式在数字化设计平台中集成，实现数字化设计平台系统对 C A E 数据的管理，这也是对基于数字化设计平台的C A E 工作流程建模与实现、 C A E 数据安全模型及控制技术的基础【3 7 1 。 4 1 C A D c A E 与数字化设计平台集成设计框架 C A D 将其生成工程图纸文
11、件、产品模型等全由数字化设计平台管理，并且 C A D 可将明细表自动提取成工程E B O M 表等。在进行C A E 分析时，由数字化 设计平台将C A D 的三维实体模型或者图纸信息供给C A E 使用，C A E 分析后的 结果作为数字化设计平台的对象服务存储到数字化设计平台中，具体如图4 1 所 示。由于C A D C A E 之间没有直接的信息交互，完全是通过数字化设计平台来进 行信息交换，不仅可以保证数据的唯一性，而且能满足并行设计的要求。 设 C A D 零件三维建模 部件三维建模 C A E 二维工程图生成零件分析 B O M 表生成部件分析 L 慧M 图纸。 L 十任务 分析
12、幺 1r 1r 程序开发接口 数据库 数字化设计平台 果 图4 1C A D C A E 与数字化设计平台集成框架 F i g 4 - ln eI m e g r a t e dF 黝e w o r ko fC A D C A E 觚dD i 西t a lD e s i 印P l a _ 晌咖 4 2 典型的C A E 分析过程 C A E 分析的数据模型来源是来自初步设计的C A D 三维模型，C A E 分析的 结果以分析报告和图、表的格式反馈给设计部门供其进行修改确定，此过程是不 断回溯的。典型的产品开发设计分析活动图如图4 2 所示： 第4 章C A E j 数，化设计甲台集成 产 对
13、设计的模型反馈 图4 2 产品开发设计分析活动图 F i g 4 - 2T h eP r o d u c tD e V e l o p m e 眠D e s i 鲈锄dA c t i V 埘 C A E 分析数据的来源有两种：设计模型和设计问题描述，这两种数据由C A D 设计阶段产生，并在数字化设计平台系统中与产品设计部件相关；C A E 分析输 出数据以工程分析报告的形式给出。 一个典型的C A E 分析过程通常需要经过以下的步骤来完成： ( 1 ) 前处理利用C A E 软件的参数化建模功能把将要参与优化的数据( 设计 变量) 定义为模型参数，并根据三维C A D 模型划分出有限元网格模
14、型。 ( 2 ) 求解对结构的参数化模型进行加载与求解。 ( 3 ) 后处理将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流 迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示( 可看到结构内部) 等图形方式显示 出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。把分析结果图表以分析报 告的形式提供给设计部门进行优化参数评价及进行设计更改【3 引。图4 3 进一步说 明了分析过程前处理，求解，后处理过程，以及其中产生的数据情况： 召襄会 俪L一 臣对 | 倒悔 l 匦寸 一 后处理 卜 L 一、 外部内部 图4 3C A E 分析过程数据示意图 F i g 4 3C A EA n a l y s e
15、dP r o c e s sa n dD a t a 北京T 业大学T 学硕l j 学位论丈 4 3 A N S Y S 与数字化设计平台的集成 4 3 1A P D L 语言 A P D L 的全称是A N S Y SP a r 锄e t r i cD e s i 弘L a n g u a g e ，是一种参数化设计语 言，它是一种类似F O I 盯凡小的解释性语言，提供一般语言的功能，如参数、宏、 标量向量及矩阵运算、分支，循环、重复以及访问A N S Y S 有限元数据库等，它 允许复杂的数据输入，使用户对任何设计或分析属性有控制权，例如，几何尺寸、 材料、边界条件和网格密度等，扩展了传
16、统有限元分析范围以外的能力，并扩充 了更高级运算包括灵敏度研究、零件参数化建模、设计修改及设计优化。 A P D L 可以访问A N S Y S 数据库中的各种数据，如系统环境数据、目录路径、 当前工作名、模型数据、结果数据以及其他各种数据等。访问的数据提取之后可 以赋值给变量或者数组，然后再利用其它数学运算工具进行分析处理，就可以实 现许多实际工程或项目的目的。 4 3 2 提取数据库数据的方法 本文主要研究的是：A N S Y S 对摆角铣头零部件结构分析后，利用A P D L 语 言从A N S Y S 数据库提取各种模型数据和结果数据，然后转化成X M L 文件并存 放到系统数据库中，便于摆角铣头专用工程平台的统一管理。 所提取的主要数据信息有： 静力学分析最大应力和最大应变的节点编号及其数值； 模态分析固有频率和振型。 A P D L 提供了三种方法来从A N S Y S 中提取数据： ( 1 ) 宰G E
